Богатырев А.В., Есеновский-Лашков Ю.К. и др. Автомобили

Подождите немного. Документ загружается.

В корпусе 4 такого насоса установлены ведомое 3 и ведущее 6

зубчатые колеса. При работе насоса они вращаются в противопо-

ложных направлениях. Масло, поступающее к насосу по каналу 2,

заполняет впадины между зубьями колес, сжимается ими и выдав-

ливается к отводящему каналу 5. Между зубчатыми колесами в

замкнутом пространстве возникают значительные «распирающие»

силы. Для уменьшения этих сил на корпусе или крышке насоса

делают разгрузочную канавку, по которой масло выходит из обра-

зовавшегося замкнутого пространства в полость нагнетания.

Масляный насос двигателя ЗИЛ-508.10 двухсекционный, шесте-

ренный. Верхняя его секция подает масло в смазочную систему

двигателя, а нижняя секция

—

в масляный радиатор и далее на

слив в поддон.

Масляный насос двигателя ЯМЗ-КАЗ-642 (рис. 12.5) двухсекци-

онный. Задняя нагнетающая секция подает масло в смазочную си-

стему двигателя, а передняя радиаторная секция

—

в масляный ра-

диатор.

На двигателях автомобилей ГАЗ-3307 и ВАЗ установлены одно-

секционные масляные насосы. В автомобиле ГАЗ редукционный

клапан, отрегулированный на заводе, встроен в крышку насоса, а

в двигателе ВАЗ

—

в корпус маслоприемного патрубка.

Чтобы на любом режиме работы двигателя обеспечить требуе-

мое давление масла в магистрали и компенсировать увеличиваю-

щийся при износе двигателя расход масла, производительность

масляного насоса должна быть больше, чем нужно для процесса

смазывания.

Маслоочистители. В процессе работы двигателя свойства масла

(вязкость и маслянистость) постепенно ухудшаются. Оно загряз-

няется твердыми механическими примесями (частичками нагара,

элементами изнашивания деталей), смолами и продуктами окис-

ления. Для очистки масла и сохранения его свойств, а также для

защиты трущихся поверхностей от механических частиц на совре-

менных двигателях устанавливают различные маслоочистители

—

фильтры грубой (ФГО) и тонкой очист-

ки (ФТО), которые могут быть полно-

поточные и неполнопоточные.

Фильтр называют полнопоточным,

если он установлен в смазочной систе-

Рис. 12.5. Масляный насос двигателя

ЯМЗ-КАЗ-642:

7, 3

—

шпонки; 2—колесо привода; 4— корпус радиа-

торной секции; 5—шестерня радиаторной секции; 6—

проставка; 7— шестерня нагнетательной секции; 8—

корпус нагнетательной секции; 9— болт; 10— шайба

180

I (увеличено)

Рис. 12.6. Фильтр-центрифуга двигате-

ля ЗИЛ-431410:

—

жиклеры; 2—заглушка; 3

—

ротор; 4

—

уплотнительное кольцо; 5— колпак ротора;

6— сетчатый фильтр; 7—вставка; <?—кол-

пак фильтра; 9

—

отверстие в оси; 10—

кольцо вставки; 7/ —стопорное кольцо;

/2—прокладка; 13— шайба; 14, 76—гайки;

15— гайка-барашек; 77—упорная шайба;

18— полая ось; 19— упорное кольцо шари-

коподшипника; 20— упорный подшипник;

—

канал; 22

—

перепускной клапан

ме последовательно и через

него проходит все масло.

Фильтр считают неполнопоточ-

ным, если он установлен парал-

лельно и через него проходит

только 10...15% масла. Осо-

бенно тщательно надо очищать

масло в тех случаях, когда под-

шипники коленчатого вала вы-

полнены из антифрикционно-

го материала, в состав которого

входит свинцовистая бронза,

или высокооловянистого алю-

миниевого сплава.

Для очистки масла от круп-

ных примесей и смолистых

продуктов служат фильтры

грубой очистки пластинчато-

щелевого или сетчатого типа,

однако их применяют ограниченно (в двигателях некоторых моде-

лей автомобилей МАЗ).

В фильтрах тонкой очистки в качестве фильтрующих элемен-

тов используют ленточно-бумажные и картонные пакеты или дру-

гие материалы, в которых масло фильтруется, просачиваясь через

микропоры элемента.

Центробежные маслоочистители

(центрифуги) —

это фильтры

тонкой очистки. В них масло очищается за счет воздействия на

примеси центробежной силы, возникающей при вращении ротора

3 (рис. 12.6). Он приводится во вращение реактивной силой, со-

здаваемой струей масла, вытекающей из корпуса с большой ско-

ростью через два жиклера 7. Масло в полость ротора подается под

давлением 0,4...0,8 МПа по каналу 21 в блоке, полой оси 18 и че-

рез отверстие 9.

Под действием возникающих центробежных сил механические

частицы, находящиеся в масле, отбрасываются к боковым стенкам

181

колпака 5 ротора, образуя плотный осадок. Этот осадок удаляют

при чистке центрифуги одновременно с заменой масла в картере

двигателя.

Правильность вращения центрифуги проверяют на слух. После

остановки двигателя исправная центрифуга продолжает вращаться

до 3 мин, издавая своеобразный звук.

Фильтр в двигателе автомобиля BA3-21213 (полнопоточный) на-

вернут на штуцер, прижат к кольцевому буртику на блоке и уплотнен

прокладкой. Масло поступает в фильтр через отверстие и, пройдя

фильтрующий элемент 16 (см. рис. 12.3), выходит в магистральный

канал 9 блока через центральное отверстие и штуцер крепления.

В фильтре предусмотрены противодренажный клапан 77, предот-

вращающий вытекание масла из системы при остановке двигателя, и

перепускной клапан 75, срабатывающий при засорении фильтрую-

щего элемента и пропускающий неочищенное масло в систему.

Полнопоточный фильтр

тонкой очистки в двигателе ЯМЗ-КАЗ-462

прикреплен к правой стенке блока цилиндров. При низкой темпе-

ратуре масла или засорении фильтрующих элементов сопротивле-

ние фильтра увеличивается и масло поступает в главную магист-

раль, минуя фильтрующие элементы, через перепускной клапан.

Этот клапан открывается, когда разность давлений до и после

фильтрующих элементов составляет 0,2...0,25 МПа.

Фильтр тонкой очистки масла в двигателе автомобиля ГАЗ-3307

полнопоточный, со сменным фильтрующим элементом «Реготмас

440А-1-06», подлежащим замене при замене масла в картере дви-

гателя.

Фильтр очистки масла в двигателе ЗИЛ-508.10— центробеж-

ный, с реактивным приводом (центрифуга), полнопоточный.

Масляный радиатор. При нормальном тепловом режиме работы

двигателя температура масла должна быть в пределах 65...85 °С. На

грузовых автомобилях при повышении температуры окружающего

воздуха, а также при длительной работе двигателя на больших на-

грузках и при небольшой скорости движения необходимая интен-

сивность охлаждения масла достигается обдувом поддона картера

воздухом и подачей масла в масляный радиатор. На большинстве

легковых автомобилей радиаторы не устанавливают, т. е. масло ох-

лаждается в результате естественной теплоотдачи поверхности

поддона картера, обдуваемого встречным потоком воздуха. Ис-

ключение могут составлять форсированные двигатели или двига-

тели большей мощности.

На грузовые автомобили устанавливают масляные радиаторы

водяного (маслотеплообменники) и воздушного охлаждения. Пос-

ледние применяют чаще всего.

Масляные радиаторы воздушного охлаждения располагают пе-

ред радиатором системы охлаждения, чтобы при движении авто-

мобиля они интенсивно обдувались встречным потоком воздуха.

Масляный радиатор состоит, как правило, из нескольких плоских

182

Рис. 12.7. Масляный радиатор:

—

общий вид; б

—

кран закрыт; в

—

кран от-

крыт; У, шланги; 2—масляный радиатор; а

—

бачок; 5—кран; 6—штуцер с предохра-

нительным (ограничительным) клапаном

или круглых латунных трубок, к которым припаяны охлаждающие

пластины, увеличивающие площадь его поверхности охлаждения.

Маслопроводы, по которым масло подводится и отводится от ра-

диатора, могут располагаться с одной или противоположных сто-

рон, как показано на рисунке 12.7. С обеих сторон масляный ра-

диатор 2 имеет бачки 3, к которым присоединены резиновые

шланги

и 4. По периметру радиатор охвачен каркасом. По шлан-

гу 4 масло поступает в бачок 3, а затем в шесть трубок радиатора. С

противоположной стороны охлажденное масло по шлангу стекает

в поддон двигателя. Радиаторы такой конструкции применяют на

автомобилях ГАЗ и КАЗ. В автомобилях ГАЗ масляный радиатор

включают при температуре воздуха выше 20 °С.

Масляный радиатор двигателя ЗИЛ-508.10 оребренный алюми-

ниевый трубчатый воздушного охлаждения. Он расположен спе-

реди радиатора системы охлаждения и постоянно включен в сма-

зочную систему посредством двух маслопроводов, по которым

масло поступает в радиатор и отводится от него. Отключают ради-

атор только во время пуска холодного двигателя при температуре

воздуха ниже 0 °С.

183

Клапаны смазочной системы. Чтобы поддержать требуемое дав-

ление в смазочной системе и обеспечить нормальную работу ее

устройств, можно установить следующие автоматически действу-

ющие клапаны: редукционный, дифференциальный, перепускной

и предохранительный. По типу все клапаны делят на плунжерные

и шариковые.

В смазочных системах рассматриваемых двигателей эти клапа-

ны можно применять в различных сочетаниях.

Редукционные клапаны действуют при перепаде давления и под-

держивают постоянное давление в определенной магистрали сма-

зочной системы.

По назначению клапаны делят на предохранительные, сливные

и перепускные. Предохранительные клапаны защищают смазочную

систему или отдельные агрегаты от перегрузок (чрезмерного по-

вышения давления). Они установлены после насоса. Сливные кла-

паны создают определенное гидравлическое сопротивление при

сливе масла и тем самым поддерживают необходимое давление в

главной масляной магистрали. Перепускные клапаны возвращают

поток масла из нагнетающей секции насоса во всасывающую или

в главную магистраль, например при засорении фильтра, большом

сопротивлении радиатора.

Дифференциальные клапаны применяют в некоторых двигателях

вместо сливных или перепускных, уменьшая при этом потери

энергии на прокачивание масла. Например, в двигателе ЯМЗ-

КАЗ-642 перепускной клапан открывается при давлении

0,2...0,25 МПа, дифференциальный

—

при 0,6...0,75 МПа, а пре-

дохранительный

—

при 0,8...0,85 МПа.

В двигателе ЗИЛ-508.10 перепускной клапан регулируется на

давление 0,12...0,15 МПа, а редукционный

—

на давление

0,32 МПа. Редукционный и перепускной клапаны в двигателе ав-

томобиля ВАЗ имеют заводскую установку и не регулируются.

В смазочной системе двигателей автомобилей ГАЗ-3307 кроме

редукционного и предохранительного (в масляном фильтре) кла-

панов на входе в радиатор устанавливают предохранительный кла-

пан, открывающийся при давлении около 0,1 МПа и пропускаю-

щий масло через радиатор только при давлении в главной магист-

рали более 0,1 МПа.

12.4. ВЕНТИЛЯЦИЯ КАРТЕРА

При работе двигателей некоторое количество свежего заряда и

отработавших газов проникает в картер (поддон) через зазоры

между поршневыми кольцами и зеркалом цилиндра. Это количе-

ство газов увеличивается по мере изнашивания деталей цилиндро-

поршневой группы и при росте нагрузки на двигатель. В газах со-

держатся загрязняющие маслосернистые соединения и пары воды,

184

которые образуют серную и сернистую кислоты, значительно

ухудшающие качество масла. Кроме того, содержащиеся в газах

пары воды вызывают вспенивание масла и образование эмульсии,

что затрудняет поступление масла к трущимся поверхностям.

Прорвавшиеся в картер газы повышают в нем давление, что может

вызвать утечку масла через сальники коленчатого вала. Недопус-

тимо также проникновение отработавших газов под капот двига-

теля, а затем в кузов или кабину автомобиля, так как содержащие-

ся в газах вредные примеси опасны для пассажиров и водителя.

Вентиляция картера поддерживает в нем атмосферное давле-

ние, позволяет уменьшить вредные последствия прорыва горючей

смеси и отработавших газов в картер и т. д. Взамен удаленных га-

зов в картер поступает воздух, предварительно прошедший через

фильтр. Вентиляция картера увеличивает срок службы масла и

долговечность двигателя, уменьшает выброс токсических веществ

(углеводородов).

Вентиляция картера может быть выполнена с отсосом газов на-

ружу (открытая система) или в систему воздухоподготовки двига-

теля (закрытая система), что позволяет дополнительно сжигать

пары бензина, содержащиеся в картерных газах. В закрытой сис-

теме газы направляются непосредственно во впускной трубопро-

вод или через воздушный фильтр и карбюратор. Закрытая система

вентиляции картера весьма эффективна, но при этом в карбюра-

торе осаждается смола, нарушается смесеобразование и несколько

увеличивается расход масла. Отсасывать картерные газы лучше че-

рез впускной трубопровод, так как в нем всегда имеется необходи-

мое разрежение.

Вентиляция картера двигателя ЯМЗ-КАЗ-642 (рис. 12.8) откры-

тая без отсоса газов. Картерные газы проходят через специальный

сапун 7, отделяющий частицы масла от вытесняемых газов. Выход

отработавших газов и паров топлива из картера двигателя в атмос-

феру происходит в результате разрежения, возникающего у газо-

отводящей трубки при движении автомобиля.

Вентиляция картера двигателя автомобиля ГАЗ закрытая при-

нудительная, действующая за счет разрежения во впускной трубе

и в воздушном фильтре. При работе двигателя на частичных на-

грузках газы из картера отсасываются во впускную трубу, на пол-

ных нагрузках

—

в воздушный фильтр и впускную трубу.

Вентиляция картера двигателя автомобиля ВАЗ-21213 принуди-

тельная, осуществляемая отсосом газов из картера во впускную

трубу двигателя. Картерные газы отсасываются по шлангам в за-

дроссельное устройство карбюратора и в карбюратор через кол-

лектор вытяжной вентиляции.

Вентиляция картера двигателя ЗИЛ-508.10 принудительная с

отсосом картерных газов во впускной трубопровод двигателя через

специальный клапан, сообщающийся с внутренней полостью дви-

гателя.

185

Рис. 12.8. Схема открытой вентиляции картера

двигателя ЯМЗ-КАЗ-642:

—

сапун; 2 —хомуты; 3— газоотводящая трубка; 4

—

фланец сапуна

Перед клапаном на выходе из двигателя картерные газы прохо-

дят через маслоуловитель, отделяющий частицы масла от газов.

Наружный воздух попадает в картер двигателя через воздушный

фильтр, объединенный с маслозаливной горловиной. Этот фильтр

надо очищать и промывать при смене масла в двигателе.

Закрытые системы вентиляции картера, применяемые чаще

всего, позволяют уменьшить выброс токсических веществ в атмос-

феру с отработавшими газами двигателей.

12.5. КОНТРОЛЬ ЗА РАБОТОЙ СМАЗОЧНОЙ СИСТЕМЫ.

ВОЗМОЖНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ

И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

Для контроля за состоянием (температурой, давлением, степе-

нью загрязненности) и количеством масла, а также за состоянием

масляных фильтров и радиаторов смазочных систем используют

механические и электрические контрольные устройства, работаю-

щие в автоматическом режиме. При изменении давления (сниже-

нии или увеличении относительно оптимального) ухудшаются по-

казатели всей смазочной системы.

186

Для двигателя автомобиля BA3-21213 оптимальным следует

считать давление в смазочной системе 0,35...0,45 МПа при темпе-

ратуре 85 °С и частоте вращения коленчатого вала 5400 мин~

В смазочной системе двигателя ЯМЗ-КАЗ-642 при температуре

80...100°С и номинальной частоте вращения 2600 мин

-1

давление

масла должно быть 0,4...0,55 МПа и не менее 0,1 МПа при мини-

мальной частоте вращения холостого хода.

В прогретом двигателе автомобиля ГАЭ-3307, двигающегося на

прямой передаче со скоростью 60 км/ч, давление масла должно

быть не менее 0,25 МПа (при выключенном масляном радиаторе).

В прогретом новом двигателе ЗИЛ-508.10 давление масла в сис-

теме составляет 0,2...0,4 МПа; минимально допустимые значения

давления на режиме минимальной частоты вращения холостого

хода

—

0,05 МПа, а при скорости автомобиля 40 км/ч на пятой пе-

редаче—0,1 МПа.

Значение давления в смазочной системе двигателей определя-

ют по указателю давления масла, находящемуся на панели прибо-

ров в кабине автомобиля. В некоторых автомобилях на панели

приборов установлены контрольные лампы аварийного снижения

давления масла и указатели температуры масла в системе. Так, в

двигателе автомобиля BA3-21213 сигнальная лампа загорается при

давлении масла 0,02...0,06 МПа.

При работе двигателя нужно систематически следить по конт-

рольным приборам за температурой и давлением масла. Низкое

давление в смазочной системе может быть следствием его утечки в

маслопроводах, недостаточного количества в поддоне картера, за-

сорения сетки масляного насоса или фильтрующего элемента. Для

устранения этих неисправностей следует соответственно подтя-

нуть крепления и зажимы, долить масло в поддон, прочистить сет-

ку и заменить фильтрующий элемент. Причиной низкого давле-

ния масла может быть также износ подшипников коленчатого и

распределительного валов. В этом случае двигатель направляется в

ремонт.

Причиной полного падения давления может быть выход из

строя масляного насоса, датчика и указателя давления масла.

Техническое обслуживание смазочной системы двигателя зак-

лючается в поддержании необходимого уровня масла в поддоне

картера, периодической очистке фильтров (центрифуг), смене

фильтрующих элементов и замене масла.

При ЕТО проверяют работу масляной центрифуги. Для этого

частоту вращения прогретого двигателя устанавливают такой, что-

бы в системе было нормальное давление, а затем двигатель оста-

навливают. Шум продолжающего вращаться по инерции ротора в

дизелях должен прослушиваться не менее 30 с, в карбюраторных

двигателях

—

не менее 2 мин.

При ТО-1 очищают ротор центрифуги от отложений.

При ТО-2 заменяют масло (если нет иных указаний завода-из-

187

готовителя). Для этого после прогрева двигателя сливают горячее

масло, снимают и промывают ротор центрифуги или заменяют

фильтрующие элементы в фильтрах. Затем систему заполняют

свежим маслом, контролируя его количество по меткам масломер-

ной линейки.

При ТО-3 одновременно с заменой масла промывают набивку

сапуна и фильтр вентиляции картера.

Контрольные вопросы

и задания

I. Какие бывают виды трения? 2. Перечислите основные смазочные материа-

лы; дайте пример маркировки моторного масла. 3. Для чего предназначена сма-

зочная система двигателя? 4. Назовите основные агрегаты смазочной системы.

5. Какие детали двигателей смазываются под давлением? 6. В чем заключаются

принцип действия и особенности конструкции масляных насосов? 7. Какие кон-

струкции маслоочистителей и радиаторов применяют в двигателях? 8. Для чего

необходима и как осуществляется вентиляция картера? 9. Какие клапаны и с ка-

кой целью установлены в смазочных системах? 10. Перечислите причины пони-

женного давления масла в системе. 11. Какие основные неисправности могут воз-

никать в смазочных системах и как их устраняют? 12. Назовите основные опера-

ции, проводимые для смазочных систем двигателей при ЕТО, ТО-1, ТО-2 и ТО-3.

Глава 13

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ

13.1. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ДВИГАТЕЛЯ. НАЗНАЧЕНИЕ

И КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ

Тепловой баланс. Теплота, образующаяся при сгорании топлива

в цилиндрах двигателя, расходуется на полезную работу и отдель-

ные виды потерь. Это распределение называется внешним тепло-

вым балансом. Характер распределения теплоты сгорания по со-

ставляющим внешнего теплового баланса определяется видом и

особенностями рабочего цикла, а также геометрическими разме-

рами цилиндропоршневой группы, конструкцией деталей и систе-

мы охлаждения.

Внешний тепловой баланс в целом и его отдельные составляю-

щие в частности позволяют оценить показатели теплонапряжен-

ности деталей двигателя, рассчитать систему охлаждения, опреде-

лить резервы в использовании теплоты отработавших газов и пути

повышения экономичности двигателя.

В общем виде уравнение внешнего теплового баланса в абсо-

лютных единицах при работе за

ч (кДж/ч) можно представить

так:

&=ft+a™+Qo.r+QHX+GocT,

где Q

—

количество теплоты, которое выделилось при сгорании топлива в цилин-

драх двигателя; Q

—

количество теплоты, эквивалентное эффективной работе,

188

т. е. израсходованное на совершение эффективной работы; £)

охл

—

количество теп-

лоты, передаваемое охлаждающей среде (жидкости или воздуху); Q

—

количе-

ство теплоты, отведенное отработавшими газами, так как их температура и тепло-

емкость выше, чем у свежего заряда. В двигателях с турбонаддувом часть теплоты

отработавших газов используется в газовой турбине;

—

количество теплоты,

не выделившееся в двигателе вследствие неполноты сгорания; Q

ocr

—

остаточный

член теплового баланса, равный сумме всех неучтенных потерь.

Если двигатели работают на смеси с коэффициентом избытка

воздуха а> 1, то при составлении теплового баланса Q

включа-

ется в остаточный член баланса £ост- Для двигателей, работающих

на смеси с а < 1, величина Q

представляет собой количество

теплоты, которое не может выделиться из-за недостатка воздуха,

т. е. часть топлива не сгорает или происходит неполное сгорание.

Анализ составляющих теплового баланса имеет практическое

значение. Например, значения 0

ОХЛ

и Q

используют при анализе

работы систем охлаждения, наддува и смазочной системы; по зна-

чению <2н.с можно оценить степень неполноты сгорания для реше-

ния задачи повышения использования теплоты в двигателе. Со-

ставляющая 0охл позволяет ориентировочно оценить резервы

улучшения теплоиспользования и организовать более рациональ-

ное охлаждение двигателей.

По значению главного члена баланса Q

можно судить о совер-

шенстве конструкции двигателя, его отдельных механизмов и сис-

тем.

Тепловой баланс можно также определить в процентах по от-

ношению ко всему количеству теплоты, выделяемой при сгорании

топлива:

Я*

?охл + Яо.т + ?н.с

?ост = 100 %.

Относительные значения составляющих теплового баланса на-

ходятся в следующих пределах (%): для карбюраторных двигателей

= 24...30,

<7охл

20...35, <7

0Т

= 35...55, <?

нс

= 0...30, ?

ст

3...10; для

дизелей соответственно 37...40, 18...23, 30...40, 0...5 и 2...5.

Значения отдельных членов теплового баланса зависят от ско-

ростных и нагрузочных режимов работы двигателя, условий окру-

жающей среды и т. п.

Назначение, классификация систем охлаждения. Система охлаж-

дения предназначена для поддержания заданного теплового режи-

ма двигателя за счет принудительного отвода теплоты от деталей

двигателя к окружающему воздуху. В результате этого создается

определенный температурный режим, при котором двигатель не

перегревается и не переохлаждается, т. е. рабочий цикл протекает

нормально.

При перегреве двигателя увеличиваются силы трения и интен-

сивность изнашивания деталей, уменьшаются тепловые зазоры,

происходит коксование масла с отложением нагара, ухудшается

наполнение цилиндров свежим зарядом. Однако при чрезмерном

189